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1、1,第七章 构件受剪性能与计算,同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林,混凝土结构基本原理,同济大学电子音像出版社,2,一、概述,弯剪段(本章研究的主要内容),统称腹筋帮助混凝土梁抵御剪力,有腹筋梁-既有纵筋又有腹筋 无腹筋梁只有纵筋无腹筋,箍筋肢数,3,一、概述,单肢箍n=1,双肢箍n=2,四肢箍n=4,4,二、简支无腹筋梁的抗剪机制 1. 构件的开裂,当tpmaxft(二轴抗拉强度)时,梁的剪弯段开裂,出现斜裂缝,根据a的不同(M和V比值不同),裂缝可能由截面中部开始出现(腹剪裂缝) 裂缝可能由截面底部开始出现,5,二、简支无腹筋梁的抗剪机制 1. 构件的开裂,引入一名词:剪跨比,反映了集中
2、力作用截面处弯矩M和剪力V的比例关系,计算剪跨比,广义剪跨比,6,二、简支无腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,1时斜压破坏,7,二、简支无腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,1 3时剪压破坏,8,二、简支无腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,3时斜拉破坏,9,二、简支无腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,所有的破坏均表现为脆性,10,二、简支无腹筋梁的抗剪机制 3. 抗剪机制,以剪压破坏为例(相对于斜压破坏和斜拉破坏,它更能给人以破坏预告),销栓力,随着裂缝的发展逐渐增大,咬合力,随着裂缝的发展逐渐减小,数值很难估计,11,三、影响无腹筋梁抗剪承载力的
3、因素 1. 剪跨比,12,三、影响无腹筋梁抗剪承载力的因素 2. 混凝土的强度与纵筋的配筋率,混凝土的强度提高,纵筋配筋率增大,抗剪承载力提高,13,四、有腹筋梁的抗剪机制 1. 构件的开裂,开裂前构件的受力性能与无腹筋梁相似,腹筋中的应力很小,当tpmaxft (二轴抗拉强度)时,梁的剪弯段开裂,出现斜裂缝,开裂后,腹筋的应力增大,限制了斜裂缝的发展,提高了抗剪承载力,14,四、有腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,1或较大但腹筋配置较多时,斜压破坏,腹筋在破坏时未屈服,15,四、有腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,1 3时,剪压破坏,腹筋屈服后,剪压区混凝土压碎,16
4、,四、有腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,3且腹筋配置量较小时,斜拉破坏,腹筋用量太少,起不到应有的作用,17,四、有腹筋梁的抗剪机制 2. 裂缝的发展及破坏形态,设计时应避免出现此两种破坏形态,18,四、有腹筋梁的抗剪机制 3. 抗剪机制,以剪压破坏为例,Vd,19,五、影响有腹筋梁抗剪承载力的因素 1. 剪跨比和无腹筋梁类似,剪跨比增大,抗剪承载力下降,20,五、影响有腹筋梁抗剪承载力的因素 2. 混凝土的强度与腹筋的配筋量,混凝土的强度提高,在一定的范围内,腹筋配筋率增大,抗剪承载力提高,抗剪承载力提高,21,六、受弯构件抗剪承载力分析1. 无腹筋梁的抗剪承载力,实际上是剪压
5、区的加载规律,22,六、受弯构件抗剪承载力分析1. 无腹筋梁的抗剪承载力,1时为斜压破坏,1=0,较大时, 1近似为纯弯 时的b,1值在0b之间变化,对不同的=15,采用线性插值可确定不同所对应的1。于是可得出一组对于不同的/fc-c/fc的关系直线(加载曲线),23,六、受弯构件抗剪承载力分析1. 无腹筋梁的抗剪承载力,24,六、受弯构件抗剪承载力分析1. 无腹筋梁的抗剪承载力,25,六、受弯构件抗剪承载力分析2. 有腹筋梁的抗剪承载力,简化成桁架,单元左侧:,26,六、受弯构件抗剪承载力分析2. 有腹筋梁的抗剪承载力,单元右侧:,27,六、受弯构件抗剪承载力分析2. 有腹筋梁的抗剪承载力,
6、在所取的单元体上,沿水平面再切一单元体,则切面混凝土的斜向压力产生两个分量右侧:,由底部纵筋的拉力平衡,由箍筋的拉力平衡,28,六、受弯构件抗剪承载力分析2. 有腹筋梁的抗剪承载力,设nv为单位长度上箍筋的拉力则有:,当箍筋屈服时,29,六、受弯构件抗剪承载力分析2. 有腹筋梁的抗剪承载力,考虑到混凝土的抗剪贡献,且将hcor换为h0,则有,由试验确定,30,七、实用抗剪承载力计算公式,混凝土结构设计规范(GB50010)取试验结果的下包值:,集中荷载下或集中荷载引起的支座边缘的剪力占总剪力75%以上的独立梁,矩形、T形、I形截面的一般受弯构件,31,七、实用抗剪承载力计算公式,32,七、实用
7、抗剪承载力计算公式,不配箍筋的一般板类受弯构件的抗剪承载力,33,七、实用抗剪承载力计算公式,配置弯筋和箍筋的受弯构件的抗剪承载力,考虑到弯筋位于斜裂缝顶端时达不到屈服强度而引入的修正系数,34,七、实用抗剪承载力计算公式,抗剪承载力的上限,当hw/b 4时,矩形截面取h0;T形取h0-hf;I形取h-hf-hf,当hw/b6时,当4hw/b6时,按线性插值,对T形或I形截面的简支受弯构件,当有实际经验时,,35,七、实用抗剪承载力计算公式,抗剪承载力的下限,无腹筋梁的抗剪承载力,36,八、有轴力作用构件抗剪承载力 1. 轴向力对抗剪承载力的影响,37,八、有轴力作用构件抗剪承载力 2. 有轴
8、向压力作用构件的抗剪承载力,当Nc0.3fcA时,取Nc=0.3fcA,柱的净高,38,八、有轴力作用构件抗剪承载力 2. 有轴向压力作用构件的抗剪承载力,39,八、有轴力作用构件抗剪承载力 3. 有轴向拉力作用构件的抗剪承载力,40,九、箍筋的构造要求,最小配箍率,最大箍筋间距,原则,具体数值,教材表7-1,41,十、基本公式的应用 1. 基于承载力的斜截面配筋设计,若不满足调整截面尺寸,按最小配箍率配箍筋,预先选定,42,十、基本公式的应用 2. 既有构件斜截面抗剪承载力,43,十、基本公式的应用 3. 计算截面的位置,*支座边缘处截面1-1,*纵筋弯起点处截面2-2,*箍筋面积或间距改变
9、处截面3-3,*腹板宽度改变处截面,44,十一、保证斜截面受弯的措施 1. 基本概念,斜截面受弯承载力总能满足,支座处纵筋锚固不足,纵筋弯起、切断不当,需采取构造措施,45,十一、保证斜截面受弯的措施 2. 抵抗弯矩图,抵抗弯矩,抵抗弯矩图,设计时,应尽量使抵抗弯矩图包住弯矩图,且两者越近越经济,46,十一、保证斜截面受弯的措施 3. 纵向受力钢筋在支座处的锚固,开裂前A处的弯矩为MA 开裂后斜截面的弯矩为MB,开裂后钢筋的拉力Ts明显增大。若las不够则容易发生锚固破坏,47,十一、保证斜截面受弯的措施 3. 纵向受力钢筋在支座处的锚固,简支板或连续板下部纵筋伸入支座的长度,纵向钢筋的直径,
10、48,十一、保证斜截面受弯的措施 3. 纵向受力钢筋在支座处的锚固,简支梁或连续梁简支端下部纵筋伸入支座的长度,纵向钢筋的直径,如梁内支座处的锚固不能满足上述要求,应采取加焊锚固钢板等有效措施,49,十一、保证斜截面受弯的措施 4. 纵向受力钢筋的弯起,纵筋的弯起必须满足三方面的要求:,*保证正截面的受弯承载力,*保证斜截面的受剪承载力,*保证斜截面的受弯承载力,计算确定,构造确定,计算及构造确定,50,十一、保证斜截面受弯的措施 4. 纵向受力钢筋的弯起,d在2点以外保证正截面受弯,保证斜截面受弯?,51,十一、保证斜截面受弯的措施 4. 纵向受力钢筋的弯起,未弯起时,弯起后,52,十一、保
11、证斜截面受弯的措施 4. 纵向受力钢筋的弯起,53,十一、保证斜截面受弯的措施 4. 纵向受力钢筋的截断,跨中受拉钢筋一般不宜截断,支座负筋的截断应符合下列规定,延伸长度,具体数值可参阅有关规范,54,十二、深受弯构件的斜截面受剪承载力 1. 均布荷载下,当l0/h2.0时,取l0/h=2.0,55,十二、深受弯构件的斜截面受剪承载力 2. 集中荷载下(包括集中荷载在支座截面产生的剪力超过75%的情况),当l0/h2.0时,取=0.25;当2.0l0/h5.0,取=a/h0,(0.42 l0/h 0.58) (0.92 l0/h 1.58),56,57,58,十三、钢筋混凝土墙的抗剪性能,参见教材中的相关内容,59,